INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE TEPEACA

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE TEPEACAPROCESOS DE FABRICACIONUnidad iProceso de obtencin del hierro y el acero

INGENIERIA INDUSTRIAL HIERRO Y ACEROEl hierro es un metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades magnticas.Es extremadamente duro y denso.Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos xidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los xidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes.

Los aceros son aleaciones frreas con un contenido mximo de carbono del 2%,

Los principales minerales de los que se extrae el hierro son:Hematita (mena roja) 70% de hierroMagnetita (mena negra) 72.4% de hierroSiderita (mena caf pobre) 48.3% de hierroLimonita (mena caf) 60-65% de hierro

1.1 proceso tecnologico del hierro de primera fusinPara la produccin de hierro y acero son necesarios cuatro elementos fundamentales:1. Mineral de hierro2. Coque3. Piedra caliza4. Aire

Los tres primeros se extraen de minas y son transportados y preparados antes de que se introduzcan al sistema en el que se producir el arrabio.

Algunos elementos qumicos en la fundicin del hierroCarbono. Arriba del 4% baja la calidad del hierro, sin embargo se debe decir que es el elemento que da la dureza al hierro y por medio de sus diferentes formas en las que se presenta, se pueden definir varias propiedades de las aleaciones y su grado de maquinabilidad.Silicio. Este elemento hasta un 3.25% es un ablandador del hierro y es el elemento predominante en la determinacin de las cantidades de carbono en las aleaciones de hierro. Manganeso. Es un elemento que cuando se agrega a la fundicin arriba del 0.5% sirve para eliminar al azufre del hierro. Como la mezcla producto del azufre y el manganeso tiene baja densidad flota y se elimina en forma de escoria.

Azufre. No sirve de nada en el hierro, debe ser eliminado y controlado.Proceso para obtencin del arrabio

1.2 FUNCIONAMIENTO DEL PROCESO TECNOLOGICO Y OTROS PRODUCTOS OBTENIDOSLa produccin del hierro y del acero empieza con las menas de hierro y otros materiales requeridos.Las otras materias primas que se necesitan para reducir el hierro de sus menas, son el coque y la piedra caliza.El coque desempea dos funciones en el proceso de reduccin:1) Es un combustible que proporciona calor para la reaccin qumica y2) produce monxido de carbono (CO) para reducir las menas de hierro.

La piedra caliza es una roca que contiene altas proporciones de carbonato de calcio (Ca CO 3). Esta piedra caliza se usa en el proceso como un fundente que reacciona con las impurezas presentes y las remueve del hierro fundido como escoria.

La caliza, el coque y el mineral de hierro se introducen por la parte superior del horno por medio de vagones que son volteados en una tolva.

Con la inyeccin de aire caliente a 550C, se reduce el consumo de coque en un 70%.

Los sangrados del horno se hacen cada 5 o 6 horas, y por cada tonelada de hierro se produce 1/2 de escoria.alto horno

En general los altos hornos tienen un dimetro mayor a 8 m y llegan a tener una altura superior de los 60 m. Estn revestidos de refractario de alta calidad.Los altos hornos pueden producir entre 800 y 1600 toneladas de arrabio cada 24 h. La produccin del hierro.

Para producir hierro, se alimenta por la parte superior de un alto horno una carga con capas alternadas de coque, piedra caliza y mineral de menas de hierro. Un alto horno es virtualmente una planta qumica que reduce continuamente el hierro del mineral. Qumicamente desprende el oxgeno del xido de hierro existente en el mineral para liberar el hierro.El hierro fundido de primera fusin, o arrabio se vaca peridicamente en carros con los cuales se llenan lingoteras.Los lingotes se someten a una operacin de enfriamiento para convertirse mediante procesos metalrgicos posteriores, en:

hierro fundido de segunda fusin hierro dulceacero

10Cualquiera que sea el proceso de obtencin del acero, siempre trae consigo la presencia de impurezas, gases, incrustaciones y segregaciones que hacen necesario la implementacin de procesos de refinacin posterior, comnmente conocidos como afino del acero. 1.3 AFINO DEL ACEROTIPOS DE AFINO DE ACEROLos modernos mtodos de produccin del acero utilizan el arrabio como materia prima. El afino se efecta por los siguientes mtodos: convertidor (hogar abierto), proceso de inyeccin por oxgeno (soplado) y con horno elctrico.

Una vez obtenido el es necesario refinar al hierro para que se transforme en material til para diferentes objetos o artefactos, o sea en hierro o acero comercial.1.4 PROCESOS TECNOLOGICOS PARA LA OBTENCION DEL ACERO BOF, HORNO ELECTRICO, CONVERTIDORES BESSEMER Y THOMAS.HORNO BESSEMER

Es un horno en forma de pera que est forrado con refractario de lnea cida o bsica. El convertidor se carga con chatarra fra y se le vaca arrabio derretido, posteriormente se le inyecta aire a alta presin con lo que se eleva la temperatura por arriba del punto de fusin del hierro, haciendo que este hierva. Con lo anterior las impurezas son eliminadas y se obtiene acero de alta calidad. Este horno ha sido substituido por el BOF.Es un horno muy parecido al Bessemer con la gran diferencia de que a este horno en lugar de inyectar aire a presin se le inyecta oxgeno a presin, con lo que se eleva mucho ms la temperatura que en el Bessemer y en un tiempo muy reducido. HORNO BASICO DE OXIGENO (BOF)

Este horno fue inventado por Sir Henrry Bessemer a mediados de 1800.

QUE SE LE AGREGA? 75% de Arrabio (Metal Caliente) Chatarra Carbono Ferroaleaciones A travs de la lanza se le inyecta oxigeno y polvo de piedra caliza

QUE RESULTA Acero fundido Refinacin del arrabioPor lo regular son hornos que slo se cargan con chatarra de acero de alta calidad. Son utilizados para la fusin de aceros para herramientas, de alta calidad, de resistencia a la temperatura o inoxidablesHORNO DE ARCO ELECTRICOExisten hornos de arco elctrico que pueden contener hasta 270 toneladas de material fundido. Para fundir 115 toneladas se requieren aproximadamente tres horas y 50,000 kwh de potencia. Tambin en estos hornos se inyecta oxgeno puro por medio de una lanza. Los hornos de arco elctrico funcionan con tres electrodos de grafito los que pueden llegar a tener 760mm de dimetro y longitud de hasta 12m. La mayora de los hornos operan a 40v y la corriente elctrica es de 12,000 A.Estos equipos son los ms utilizados en industrias de tamao mediano y pequeo, en donde la produccin del acero es para un fin determinado, como varilla corrugada, aleaciones especiales, etc.

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